FTIR-的基本原理与结构
红外吸收光谱分析法FTIR
光谱解析难度大
红外光谱的复杂性较高，需要专业的 知识和技能进行解析，对分析人员的 要求较高。
仪器成本高
FTIR仪器的制造成本较高，使得其普 及和应用受到一定限制。
测试时间较长
与一些其他分析方法相比，FTIR的测 试时间可能较长，需要更多的时间来 完成分析。
未来发展前景
提高检测灵敏度和分辨率 通过改进仪器性能和技术，提高 FTIR的检测灵敏度和分辨率，使 其能够更好地应用于微量样品和 高精度分析。
环境监测
FT-IR可以用于环境监测领域， 如气体分析、水质分析、土壤
分析等。
02 ftir仪器组成
光源
光源是红外傅里叶变换红外光 谱仪（ftir）中的重要组成部分， 负责提供足够能量和合适波长 的红外辐射。
常见光源有硅碳棒、陶瓷气体 放电灯、远红外激光等。
光源的选择直接影响ftir的灵敏 度和分辨率，因此需要根据实 验需求选择合适的光源。
小型化和便携化 为了方便现场快速检测和实时监 测，FTIR仪器的小型化和便携化 成为一个重要的发展方向。
拓展应用领域 随着FTIR技术的不断成熟和普及， 其应用领域将会进一步拓展，包 括生物医学、环境监测、食品安 全等领域。
智能化和自动化 通过引入人工智能和自动化技术， 实现FTIR分析的智能化和自动化， 提高分析效率和准确性。
基频峰
分子振动能级跃迁产生的谱线，是红外光谱中最 强的峰。
特征峰
与分子中特定化学键或振动模式对应的峰，可用 于鉴定化合物结构。
谱图解析方法
峰位置分析
通过分析峰的位置，确定特定化学键或基团的存在。
峰强度分析
通过分析峰的强度，了解分子中特定化学键或基团的相对含量。
峰形分析
FTIR红外吸收光谱的基本原理是什么
FTIR红外吸收光谱的基本原理是什么
FTIR红外吸收光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)是一种用于分析化学物质吸收红外光谱的技术，可以用来检测化合
物的结构，分子组成，及其结构与性质之间的关系。
红外光谱(IR)是由一
定范围的电磁波组成，其中每一个能量包含着不同的特征性谱线，因此可
以用来分析物质的结构，组成，和相互作用。
FTIR红外吸收光谱的基本
原理很简单，它使用研究物质所吸收的红外光进行分析。
当物质沐浴着红
外光时，它会吸收具有一些特定能量的光波段，而不吸收其他光波的能量。
而研究物的结构所决定的在光谱中的特征性吸收谱线，可以用来判断物质
中包含的成分，并研究它们之间的相互作用。
FTIR红外吸收光谱基于傅里叶变换，是对红外光谱的数字化分析。
根据傅里叶定理，通过变换函数 ft(x)就可以从时域变换到频域。
FTIR
红外吸收光谱分析是通过将激发的红外光波与物质吸收光波相关联，形成
不同能量的特征谱线，以及识别特定的红外谱线，从而分析物质结构。
现
在FTIR红外吸收光谱的最新发展，利用多维傅里叶变换等技术，可以分
析l-到s-到l一维、二维和三维的数据，从而实现复杂的分析如动态NMRS特性分析的深入研究。
ftir红外光谱仪原理
傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，Fourier Transform Infrared Spectrometer）是一种利用傅里叶变换原理，通过对红外光线在特定波长范围内的吸
收强度进行测量，从而分析物质的分子结构和组成的仪器。
FTIR红外光谱仪的工作原理如下：
1.辐射源：红外光谱仪的辐射源部分会产生宽波长范围的红外光，可
以是黑体辐射源、电石石墨片、高灯泡等，用来激发样品内分子结构
的振动。
2.干涉仪：干涉仪使用迈克尔逊干涉仪（Michelson interferometer），它的核心是一个可分割和反射的光束的分光镜。
红外光通过一个可移
动的镜子和一个固定的镜子，产生两束光路差的光线，然后返回干涉
仪重新合到一起，产生干涉信号。
3.采样：待测样品放置在红外光经过的路线上，当光透过或反射於此时，样品内的分子会对某些特定波长的红外光进行吸收，导致这些波
长的光强度降低。
4.探测器：FTIR红外光谱仪需要一个冷却的广谱探测器（例如：汞
镉锌（MCT），探测范围约为2-14μm）来接收通过或反射自样品的红
外光，并将其转换为电信号。
此时的电信号包含了所有波长处的吸收
强度，称为原始干涉信号（光学干涉图）。
5.傅里叶变换处理：原始干涉信号经过傅里叶变换（Fourier Transform，FT）处理，即通过逆傅里叶变换，将信号从时间域转换到
频率域，得到实际的红外吸收光谱图，纵轴表示吸收强度，横轴表示
红外光的波数。
通过分析光谱图中吸收峰的位置（波数）、峰值和峰形，可以获得有关样品分子结构和成分的信息。
FTIR(傅里叶红外光谱简介)
1、简介：傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer），简称为傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
2、基本原理光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
3、主要特点①信噪比高傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。
②重现性好傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。
③扫描速度快傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
4、技术参数光谱范围：4000--400cm-17800--350cm-1(中红外)125000--350cm-1(近、中红外)最高分辨率：2.0cm-1 / 1.0cm-1 / 0.5cm-1信噪比：15000:1(P-P) / 30000:1(P-P) / 40000:1(P-P)分束器：溴化钾镀锗/ 宽带溴化钾镀锗检测器：DTGS检测器/ DLATGS检测器光源：空冷陶瓷光源5、主流产品国产主流厂家：天津港东生产的FTIR-650 傅里叶变换红外光谱仪、FTIR-850 傅里叶变换红外光谱仪；北京瑞利生产的WQF-510 傅里叶变换红外光谱仪、WQF-520 傅里叶变换红外光谱仪；进口品牌厂家：日本SHIMADZU 生产的IRAffinity-1,IRAffinity-21 傅里叶变换红外光谱仪；美国Thermo Fisher 生产的Nicolet 6700、IS10、IS5 傅里叶变换红外光谱仪；德国Bruker Optics 生产的Tensor 27、Tensor 37 傅立叶变换红外光谱仪；。
“傅里叶”红外光谱仪结构简介
“傅里叶”红外光谱仪结构简介傅里叶变换红外光谱仪（简称FTIR光谱仪），简称傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散红外光谱的原理。
它是根据干涉后红外光的傅里叶变换原理研制的红外光谱仪。
主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、探测器、各种红外镜、激光器、控制电路板、电源等组成。
可对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
它克服了色散光谱仪分辨率低、光能输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。
它不仅可以测量各种气体、固体和液体样品的吸收光谱和反射光谱，还可用于短时化学反应测量。
目前，红外光谱仪广泛应用于电子、化工、医药等领域。
傅里叶变换红外光谱仪主要由红外光源、分束器、干涉仪、样品池、探测器、计算机数据处理系统和记录系统组成。
它是干涉式红外光谱仪的典型代表。
与色散红外仪器的工作原理不同，它没有单色仪和狭缝，通过迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图，然后通过傅里叶数学变换将时域函数干涉图转换为频域函数图。
介绍傅里叶红外光谱仪的组成和结构：1光源：傅里叶变换红外光谱仪配备多个光源，用于测量不同范围的光谱。
通常使用钨丝灯或碘钨灯（近红外）、碳化硅棒（中红外）、高压汞灯和氧化钍灯（远红外）。
2分束器：分束器是迈克尔逊干涉仪的关键部件。
它的作用是将入射光束分为反射和透射两部分，然后将它们合成。
如果可移动反射镜导致两个光束之间存在一定的光程差，则合成光束可能会导致相位长度或破坏性干涉。
分束器的要求是入射光束在波数V处透射和反射一半，调制光束的振幅***。
分束器是根据不同波段的使用，在不同的介质材料上添加相应的表面涂层而形成的。
3检测器：傅里叶变换红外光谱仪中使用的检测器与色散红外光谱仪中使用的检测器没有本质区别。
常用的探测器有硫酸甘油三酯钛（TGs）、铌酸锶钡、碲化汞镉、锑化铟等。
4数据处理系统：傅里叶变换红外光谱仪数据处理系统的核心是计算机，其功能是控制仪器的运行，采集和处理数据。
红外吸收光谱分析法FTIR
红外吸收光谱分析法FTIR傅里叶红外吸收光谱分析法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称 FTIR），是一种应用傅里叶变换技术对物质的红外辐射进行光谱分析的方法。
该方法以红外辐射的吸收强度和波数为特征，可以用来分析和识别有机物和无机物的结构和成分。
在分析化学、有机合成、材料科学等领域得到广泛的应用。
FTIR技术的主要原理是利用傅里叶变换将周期性信号（红外辐射）分解成一系列连续谱线，进而可以通过测量这些谱线的强度和频率来确定物质的结构和成分。
在实验中，样品被置于红外光束之中，以吸收或透射的方式与红外辐射相互作用。
被吸收的辐射与未被吸收的辐射之间的差异被转化为干涉信号，并通过光谱仪进行检测和测量。
这些信号被送入傅里叶变换，产生包含有关样品吸收能力和频率的信息。
FTIR技术具有以下优点：首先，它是一种非破坏性的分析方法，可以在不破坏样品的情况下获取有关物质结构和成分的信息。
其次，该方法对样品的数量要求非常低，可以在毫克或微克级别的样品上进行分析。
此外，FTIR技术不会对环境产生污染，也不需要使用有害的试剂。
最后，该方法可以快速获取光谱数据，并且具有高灵敏度和高分辨能力。
在实际应用中，FTIR技术可用于许多领域的研究和分析。
在有机化学领域，FTIR技术可以用于表征和鉴定有机物的结构和功能团。
例如，它可以用于区分不同类别的有机物，如醇、酮、酸等，并通过比较它们的红外光谱图谱来进行鉴定。
此外，FTIR技术还可用于监测化学反应的进程和过程。
研究人员可以通过观察吸收峰的变化来判断反应的进行和产物的生成情况。
在材料科学中，FTIR技术可以用于表征材料的结构和性质。
例如，它可以用于研究材料的晶体结构、分子排列和化学键强度。
此外，该技术还可用于分析材料的表面性质和界面反应。
研究人员可以利用反射红外（ATR）技术直接将样品放置在光学晶体上进行测量，从而避免样品的制备和处理过程。
FTIR原理及讲义谱图解析
理论上，我们可以从-到+范围，得到一张 完整谱图，而且可以任何分辨率
相应的谱图
B ( ) =
I ( ) c o s 2 d
为了满足上述要求，我们必须做到： 1. 动镜的移动距离可以无限远； 2. 数据采样间隔无限小。
FT-IR: 基本原理 ...
技术局限
事实上，分辨率、带宽以及采样间隔受到谱仪的限制
Optic Setup and Service
Interferometer/AQP
Absolute Peak Position
检查扫描范围 (Check signal 对话框): 显示在合适的范围内? 不
用箭头改变扫描范围，使得干涉图的最大值（峰）在显示范围内。
FT-IR: 基本原理 ...
问题：没有干涉图
切趾来减小旁瓣峰的强度 牺牲 分辨率
这意味：切趾函数的选择取决于所需的分辨率
基本原理 ...
干涉图数据的采集
带宽
HeNe激光信号也用来控制干涉图数据的采集
波长: 632 nm
在激光正弦波过零点 时采集数据。
带宽: 31,600 cm-1
FT-IR: 基本原理 ...
干涉图数据的采集
FT-IR: 基本原理 ...
干涉图数据的采集
Nyquist采样条件 任何谱图数据的采集的采样频率必须等于或大于谱图带宽的两倍。
如果不满足上述条件，就会出现假峰。
FT-IR: 基本原理 ...
干涉图数据的采集
尖桩篱栅效应
谱图是根据ADC得到的干涉图经过傅立叶变换得到的。 在干涉图测试数据点之间，我们必须进行数学插值。 这个过程，透光率的准确度受到影响。
FTIR原理及谱图解析
精品
傅里叶红外光谱仪ftir工作原理
傅里叶红外光谱仪ftir工作原理傅里叶红外光谱仪（FTIR）是一种应用广泛的光谱仪器，在化学、生物、材料、药学等领域都有重要的应用。
本文将着重介绍FTIR的工作原理，包括傅里叶变换原理、FTIR 仪器的组成和工作流程、光谱处理和分析等方面。
一、傅里叶变换原理傅里叶变换是一种将信号表示为一组不同的正弦和余弦函数的方法，可用于将一个时间域信号转换为一个频域信号。
在光学中，傅里叶变换也被用于将一个光谱信号转换为一个频谱信号。
FTIR利用了这个原理，将一个样品中的红外光谱信号转换成频谱信号，并对其进行分析。
在FTIR中，样品被照射红外光，红外光谱仪会记录下被样品吸收、反射和散射的光信号，这些光信号随着时间的变化被转换成傅里叶变换，变成频率域的数据，然后通过数学处理，得到样品的红外光谱信号。
二、FTIR仪器的组成和工作流程FTIR仪器主要由四个部分组成：光源、干涉仪、检测器和数据系统。
（1）光源FTIR仪器采用便携式红外光源，例如钨笼灯或氘灯，一般都能发射出整个机器可见范围内的红外光。
这些光源往往非常强大，能够发射足够的光到样品上，使样品的红外光谱信号能够被检测到。
（2）干涉仪FTIR的干涉仪是一个复杂的光学系统，可将样品发出的红外光谱信号分成两束光，一个经过样品，另一个不经过样品，然后将它们重新合并。
干涉仪的核心部分是一个Michelson干涉仪，其中将样品光与没有经过样品的参考光进行干涉。
干涉仪可以通过可变的路径差或偏振器来重新合并两束光。
当干涉仪中的两束光完全重合时，它们将干涉一起产生强光；当它们完全反向时，它们将互相消除并产生弱光。
（3）检测器干涉仪产生的光信号会被检测器接收。
一般常用的检测器是氮化硅（SiN3）检测器或者液氮冷却的电子倍增管（LN2 Cooled PbSe Detector）。
检测器能够检测到光的强度并转换成电子信号。
（4）数据系统FTIR检测到的信号被输入到电脑中，数据系统通过傅里叶变换将频域信号转换成时间域信号，并利用算法对信号进行处理和分析。
傅里叶红外光谱技术
傅里叶红外光谱技术傅里叶红外光谱技术，简称FTIR，是一种新型的光谱分析技术，广泛应用于化学、材料、生物和医药等领域。
该技术在实验室和工业生产中都有重要的应用和推广。
下面分别从技术原理、仪器设备、样品制备、实验步骤和应用领域几个方面来介绍FTIR技术。
一、技术原理傅里叶红外光谱技术是基于分子振动能级的分析方法，通过测量不同物质在红外光谱范围内的吸收光谱来提取物质的结构和组成信息。
该技术主要基于以下几个原理：1. 分子振动：分子结构中不同原子之间的相对运动会产生不同的振动模式，比如伸缩振动、弯曲振动等。
2. 分子吸收：当富勒红光谱范围内的红外光能量与分子振动能级的差值相等时，分子会吸收这些光线并发生能量变化。
3. 吸收光谱：将样品置于强光源下，然后通过分析样品对光源光线的吸收情况，可以获得物质的吸收光谱信息。
二、仪器设备傅里叶红外光谱技术的主要仪器是FTIR仪，该仪器包括以下几个主要组成部分：1. 光源系统：产生高强度的红外辐射光线。
2. 采样系统：通过样品室或者样品台将样品放置于光线路径中。
3. 光谱分析系统：记录吸收光谱，并将其转化为物质结构和组成信息。
4. 数据处理系统：对光谱数据进行处理和分析，生成相应的图像和结果。
三、样品制备FTIR分析所需样品的制备通常包括以下几个步骤：1. 样品选择：选择具有代表性的样品，并进行筛选、分离和粉碎。
2. 样品处理：根据不同的物质性质和分析要求，进行不同的样品处理工艺。
3. 样品加热：将样品加热至特定温度，方便样品分子振动和吸收红外光谱。
4. 样品均匀分布：将样品均匀地分布在滑动样品台上，保证样品与红外光线的相互作用。
四、实验步骤FTIR光谱测试步骤通常包括以下几个部分：1. 样品装载：将处理好的样品装入样品台，并放入样品室中。
2. 光谱测量：选择合适的光源和测量条件，对样品进行测量，并记录吸收光谱图像。
3. 光谱分析：对测得的光谱数据进行处理和分析，提取物质的结构和组成信息。
FTIR-的基本原理与结构
1.0
4
3
0.5
2
1 0.0
0
-0.5
-1
-2
-1.0
-3
140 120 100 80 60 40 20
0
5000
4000
3000
2000
1000
0
Data Points
Data Points
Data Points
“干涉图”
22
傅立叶红外光谱仪的工作原理
干涉图
FFT
（时间域）
30
傅立叶红外光谱仪的采样原理
透射原理 傅立叶红外光谱仪的采样原理
31
傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理
32
傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理
光密到光疏，折射角 > 入射角
折射光光强为零，全反射
α > 临界角
α增大
临界角 sinα2=n2/n1
33
傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理 ATR法主要特点: 1 选用最多的无损红外采样附件 几乎或完全不用样品制备，特别适用于测定不易溶 解 、熔化、难于粉碎的弹性或粘性样品，如涂料、 橡胶、合成革、聚氨基甲酸乙酯等表面及其涂层。 有利于表面薄膜、涂层样品的测定。 2 选用附件的注意事项 3 光谱范围，样品的形态（固态液态胶状），化学 特性（如酸碱性），样品的硬度 4 3 容易操作
为波数。根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光 区分为三个区：
近红外光区（0.75 ~ 2.5µm ） 13158-4000 cm-1 分子化学健振动的倍频和组合频。
中红外光区（2.5 ~ 25µm ） 4000 ~ 400 cm-1 化学健振动的基频
傅立叶红外光谱仪的工作原理及基本结构
傅立叶红外光谱仪的工作原理及基本结构
傅里叶红外光谱仪（FTIR）利用样品对红外光的吸收谱特征进行物质结构的分析，可以确定样品分子中所包含的基团及其含量。
其基本结构包括红外光源、样品室、干涉仪和检测器四个部分。
傅里叶红外光源发出一定波数范围内的红外光，经过调谐器将能量量输出到样品室，被样品吸收和散射。
样品室是一个光学室内严密的密闭室，包括卡式透明样品盘和伸缩红外透镜等组件，是分析红外光谱的场所。
样品吸收后的红外光会经过干涉仪，干涉仪是FTIR 的核心部件。
干涉仪的最优化是把一束复合光打到半透镜上，半透镜把光束分成两个，一个被反转，一个不反转，把这两束光再次反射到半透镜上，半透镜将它们合并成为一个光束，这些反射被称为干涉，其峰值和波谷直接叠加在一起，被检测器检测。
经过干涉，光线的相位发生变化，产生干涉光谱，即红外光波数与吸收强度之间的关系曲线。
检测器接收干涉光谱信号后转化为电信号，然后归一化处理后，经过傅里叶变换分析后得到样品红外光谱图，包括了吸收峰的出现和强度等信息，进而可以从分子结构的特征和吸收特征推导分子结构。
FTIR 工作原理的主要作用是：通过样品对红外光的吸收谱特征进行物质结构和化学品质检测。
FTIR的基本原理与结构
FTIR的基本原理与结构傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是一种常用的红外光谱分析技术，通过测量物质对红外辐射的吸收、发射或散射来获得物质的结构信息。
下面将介绍FTIR的基本原理和结构。
1.基本原理FTIR的基本原理是傅里叶变换。
当物质受到红外辐射时，物质中的化学键会产生振动和转动。
不同的化学键会产生不同的频率和强度的振动和转动模式，这些模式对应了物质分子的结构特征。
物质吸收红外辐射的能量会导致物质中的化学键振动和转动的能级发生变化，从而产生特定的红外吸收谱。
FTIR利用傅里叶变换的原理将物质在频率域中的红外光谱转换为时间域中的干涉图像。
具体过程如下：首先，仪器对样品进行红外辐射的照射；样品吸收或散射部分的光与参考光（未经过样品的光）进行干涉；然后，通过改变干涉光程差，对不同频率的光进行干涉，记录下干涉光强的变化；最后，应用傅里叶变换将干涉光信号转换为频谱信息。
2.结构FTIR主要包含光学系统、光路系统、光源和探测器四个主要部分。
（1）光学系统：FTIR的光学系统包括光源、分束器、样品室和检测器。
光源常用的有热辐射源和光纤辐射源。
分束器将光源产生的光分成参考光和样品光，并将其引导到样品室和检测器。
（2）光路系统：光路系统主要由离轴反射式和Fourier变换系统组成。
离轴反射式通过特殊的反射镜和焦平面阵列检测器来收集样品信号。
Fourier变换系统包含的主要光学元件有光学窗口、波片、反射镜、半透射镜和角镜。
（3）光源：FTIR的常用光源有红外辐射源、红外LED和红外激光器。
红外辐射源是最常用的光源之一，它的工作原理是通过电热效应来产生红外辐射。
红外LED是近年来兴起的光源，它通过电子节能辐射来产生红外光。
红外激光器是一种高功率密度的光源，适用于要求高灵敏度和高分辨率的应用。
（4）探测器：FTIR常用的探测器有红外探测器和光电二极管。
FTIR 的基本原理与结构
Cl
H
N
N
6
红外光谱概述
Bending Twisting
+
C C C C
C
伸缩振动
100 95 90 85 80 75 70 65
弯曲振动
%T
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 4000 3500 3000 2500 cm-1 2000 1500 1000
7
红外光谱概述
随着化学键的增加，光谱变得越来越复杂
4
红外光谱概述
振动频率与光的频率匹配
红外光
100 95 90 85 80 75 70 65
分子
吸收能量
%T
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 4000 3500 3000 2500 cm-1 2000 1500 1000
谱图
5
红外光谱概述
• 偶极矩发生变化，有红外吸收 • 偶极距为零 没有红外吸收
2
红外光谱概述
可见
X射线
紫外
近红外 远红外 中红外 无线电波
微波
9
7
5
3
1
-1
-3
-5
10
10
10
10
10
10
10
10
Wavenumbers
核转变
-5 -3
电子跃迁
-1
分子振动
1 3
转动
5
跃迁
7 9
10
10
10
10
10
10
10
10
Wavelength in microns
3
红外光谱概述
• 红外光区的划分 红外光谱波长范围约为 0.75 ~ 1000µ m，一般换算 为波数。根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光 区分为三个区： 近红外光区（0.75 ~ 2.5µ m ） 13158-4000 cm-1 分子化学健振动的倍频和组合频。 中红外光区（2.5 ~ 25µ m ） 4000 ~ 400 cm-1 化学健振动的基频 远红外光区（25 ~ 1000 µ m ） 400-10 cm-1 骨架振动，转动
ftir红外光谱仪的使用及化合物红外光谱的测定
FTIR红外光谱仪的使用及化合物红外光谱的测定随着科学技术的不断发展，各种分析仪器设备也得到了飞速的发展和应用。
FTIR红外光谱仪作为一种重要的分析仪器，在化学、生物、医药等领域起着至关重要的作用。
它可以帮助研究人员进行化合物的结构表征和定量分析，广泛应用于材料科学、环境科学、生物医药等领域。
本文将详细介绍FTIR红外光谱仪的使用及化合物红外光谱的测定方法，希望能帮助读者更好地理解和应用这一分析技术。
一、FTIR红外光谱仪的基本原理1. FTIR红外光谱仪的组成结构FTIR红外光谱仪主要由光源、样品室、光学系统、检测器等组成。
光源通常为红外辐射源，可以发射一定波长的红外光。
样品室用于放置样品，通常采用气密的设计，使样品在测量过程中不受外界环境的影响。
光学系统用于收集、分析和处理待测样品的红外光信号。
检测器则用于测量样品的吸收光谱，常见的检测器有热释电探测器、半导体检测器等。
2. FTIR红外光谱仪的工作原理FTIR红外光谱仪的工作原理基于化合物与红外光的相互作用。
当化合物暴露在红外光下时，它会对特定的波长范围内的红外辐射进行吸收。
不同的化合物具有不同的分子结构和化学键，因此它们对红外光的吸收特性也不同。
通过对样品吸收红外光的特性进行分析，可以得到化合物的红外光谱图，从而得知样品的结构和成分。
二、FTIR红外光谱仪的使用方法1. 样品的准备和处理在使用FTIR红外光谱仪进行分析之前，首先需要对待测样品进行准备和处理。
一般来说，样品应该是干燥的、均匀的，并且以固体样品或溶液的形式存在。
对于固体样品，通常需要将其制备成薄膜或颗粒状；对于液态样品，则需要将其置于透明的试样室中进行测量。
2. 测量条件的设定在进行样品测量之前，需要根据待测样品的性质和要测定的信息，设置适当的测量条件。
这包括确定红外光的波长范围、光路长度、光谱分辨率等。
不同的化合物对红外光的吸收位置和强度有所不同，因此测量条件的选择直接影响到最终的测定结果的准确性和可靠性。
ftir光谱 键 -回复
ftir光谱键-回复ftir光谱：概念、应用及影响因素引言：ftir光谱方法是一种非常常见的光谱方法，广泛应用于化学、生物、药物、环境等领域。
本文将从ftir光谱的基本概念出发，详细介绍其原理、应用领域以及影响ftir光谱结果的因素。
第一部分：基本概念1. FTIR是什么?FTIR全称为Fourier-transform Infrared Spectroscopy，即傅里叶变换红外光谱仪。
它是一种通过测量物质在红外辐射下振动产生的吸收和散射光来分析物质的性质和组成的方法。
2. FTIR光谱的原理是什么？FTIR光谱利用红外辐射和物质分子之间的相互作用，通过测量物质在不同波长的红外光照射下的吸收和散射光信号，以获得物质的结构信息和组成成分。
傅里叶变换技术被用来将从样品中得到的吸收光信号转换为频谱，从而实现光谱分析。
第二部分：应用领域1. 化学领域FTIR方法在化学领域中被广泛应用于材料表征、鉴定和分析。
通过测量样品的红外吸收光谱，可以确定化合物的结构和功能官能团等信息，进而用于鉴定不同的化学物质。
2. 生物和医药领域FTIR技术在生物和医药领域中也有广泛应用。
它可以用于分析和鉴定生物分子如蛋白质、核酸等的结构和特征；同时还可用于药物的分析、质量控制和药效评价等方面。
3. 环境领域FTIR光谱可以用于环境监测和分析，如大气污染物的检测、水质分析等。
通过测量不同样品中的红外光谱，可以获得关于环境污染物的信息，从而实现对环境质量的评估和监测。
第三部分：影响因素1. 样品制备样品的制备对FTIR光谱结果具有重要影响。
样品的形态、纯度、厚度等都会对光谱结果产生较大影响。
因此，在进行分析前需要进行适当的样品处理和制备，以保证获得准确可靠的结果。
2. 仪器参数FTIR仪器的设置参数也会对光谱结果产生影响。
例如，光源强度、探测器选择、光栅分辨率等都是需要调整和优化的参数，以获得高质量的光谱结果。
3. 数据处理对于FTIR光谱数据的处理也是影响结果的重要因素。
傅里叶红外光谱缩写
傅里叶红外光谱缩写傅里叶红外光谱技术（Fourier transform infrared spectroscopy，简称FTIR）是通过测量样品在红外光区波长的吸收、反射和透射来分析样品组成和结构的一种非常重要的分析技术。
傅里叶红外光谱技术被广泛应用于材料科学、化学、生物分析以及食品安全等领域。
由于FTIR 所涉及的分析方法非常复杂，因此需要对其进行详细地了解和学习。
以下是对傅里叶红外光谱技术的一些介绍，希望能对读者有所帮助：1. FTIR的基本原理FTIR是一种光谱分析技术，其基本原理是：样品通过红外辐射的作用发生振动，从而在特定波长的红外光下吸收、反射、透射出不同能量的光子。
利用不同波长的光被样品吸收的情况，可以得到一组振动谱图，并且可以根据谱图的峰值和位置来确定样品的组成和结构。
2. FTIR的优点和缺点FTIR具有非常高的灵敏度和精度，可以检测到极小的物质浓度和微小的结构变化。
此外，FTIR还具有不需要样品准备、不会破坏样品以及分析速度快等优点。
缺点在于对水分敏感，需要对样品进行处理和保护，以防干扰分析结果。
3. FTIR的样品处理方法样品的处理方法非常重要，可以影响到分析结果的准确性和精度。
常用的样品处理方法包括：直接涂敷法、光谱压片法、KBr压片法、气体或液体溶解法等。
4. FTIR在材料科学中的应用FTIR在材料科学中的应用非常广泛，可以用于分析各种材料的组成和结构，如聚合物、纤维素、陶瓷、金属等。
此外，FTIR还可以用于分析材料的质量控制和检测。
5. FTIR在化学分析中的应用FTIR可以用于分析化学物质的组成和结构，例如有机物、无机物、药物等。
此外，FTIR还可以用于分析化学反应的过程和机理，以及对化学反应进行控制和改进。
总之，傅里叶红外光谱技术作为一种非常重要的分析技术，在材料科学、化学、生物分析以及食品安全等领域有着广泛的应用价值。
需要注意的是，在使用FTIR进行分析时，需要仔细选择样品的处理方法，保证分析结果的准确性和精确性。
傅里叶红外光谱仪检测器的原理
傅里叶红外光谱仪检测器的原理傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪、样品室、检测器以及光路系统组成，可以对样品主要成分（有机物或部分无机物）进行定性和定量分析，方便快捷，广泛应用于材料、化工、环保和医药等领域。
傅里叶红外光谱仪的原理特定频率的红外光照射被分析试样，如果分子中有某个基团的振动频率与照射的红外线频率一致是便会产生共振并吸收一定量的红外光，仪器记录仪便会记录这个分子的吸收情况，这样便能够得到试样成分的特征光谱，傅里叶红外光谱仪便是利用这一原理来推断化合物的类型与结构。
傅里叶红外光谱仪仪器能力检测器：DTGS检测器分辨率：0.4cm-1光谱范围：11700-600cm-1 (MCT检测器)7600-450cm-1 (DTGS检测器)傅里叶红外光谱仪是一种重要的分析仪器，广泛应用于化学、生物、材料、医药等领域。
傅里叶红外光谱仪通过测量样品对红外光的吸收来确定样品的组成和结构，其工作原理是基于分子存在的所有化学键都有特定的振动频率，这些振动频率可以与红外光的波长匹配，因此分子吸收红外光的特定频率，从而产生峰位。
本文将详细描述傅里叶红外光谱仪的原理、结构和工作流程。
一、傅里叶红外光谱仪的结构傅里叶红外光谱仪由四个主要部分组成：光源、样品室、干涉仪和检测器。
1. 光源光源通常是一种光束通过一段经过准直或聚光的胆甾径向对称管（HERAS），并通过一张宽带滤波器（如KBr）来消除对红外测量的干扰。
2. 样品室样品室是用于放置样品的光学室。
样品可以是固体、液体或气体。
由于红外光有很强的吸收率，所以需要一定的样品浓度才能测量。
3. 干涉仪干涉仪是将光路分为两条平行路径，其中一条路径被样品带过，而另一条路径作为参考路径，两条路径的光线在干涉仪中相交并产生干涉图。
干涉仪是傅里叶红外光谱仪的核心部分，它是将整个光谱分为不同波长的最常用技术。
ftir测试原理
ftir测试原理FTIR测试原理FTIR（Fourier-transform infrared spectroscopy）是一种基于红外光谱的无损测试技术，常用于材料分析、化学物质鉴定和质量控制等领域。
本文将介绍FTIR测试的原理和应用。
1. 红外光谱红外光谱是指物质吸收、透射或散射红外辐射时产生的光谱。
红外辐射的频率范围为10^12 Hz至10^14 Hz，对应的波长范围为1微米至100纳米。
不同物质的分子结构和化学键会引起不同的红外吸收峰，因此通过红外光谱可以了解物质的组成和结构。
2. FTIR测试原理FTIR测试利用傅里叶变换技术将红外光谱转换为频谱图。
其基本原理是将一束连续的宽谱光通过一个干涉仪，将光分成两束，一束通过样品，另一束则绕过样品。
经过样品后，光会被吸收或散射，其红外光谱会发生变化。
两束光再次汇合后，通过干涉仪的干涉产生干涉光谱，然后通过傅里叶变换得到频谱图。
3. FTIR测试仪器FTIR测试主要使用傅里叶变换红外光谱仪。
该仪器由光源、样品室、干涉仪和探测器等部分组成。
光源通常使用红外辐射源，样品室用于放置样品，干涉仪则用于产生干涉光谱，探测器用于接收光信号并将其转换为电信号。
仪器还包括光学系统、光栅和计算机等辅助设备。
4. FTIR测试步骤（1）准备样品：将待测试的物质制备成适当的样品，如固体样品可制成片状，液体样品可倒入透明的样品室。
（2）校准仪器：对仪器进行校准，包括设置仪器参数、调整光路和进行背景扫描等。
（3）获取光谱：将样品放入样品室，启动仪器开始扫描。
仪器会自动记录光谱数据，包括吸收峰的位置和强度。
（4）数据处理：使用傅里叶变换将光谱数据转换为频谱图，可以使用专业的软件进行数据处理和分析。
（5）结果解读：根据频谱图分析样品的组成和结构信息，比对库中的光谱数据进行鉴定。
5. FTIR应用领域FTIR测试广泛应用于材料科学、化学分析、环境监测、食品安全和药物研发等领域。
傅里叶红外光谱仪的基本结构
傅里叶红外光谱仪的基本结构
傅里叶红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR）是一种化学分析仪器，它能够在分子气体、液体或固体中获取红外光谱信息。
它的基本结构包括以下部分：
1. 光源部分：FTIR使用一种称为Globar的硅碳棒作为光源，该光源能够发射波长范围从
2.5微米到25微米的红外光。
Globar加热后会发出热辐射，该辐射被反射镜反射和聚焦，从而产生高强度的红外辐射。
2. 采样部分：FTIR采用光学分束器将样品的红外辐射光引入样品室，通常使用样品夹持装置将样品放到样品室内。
在样品室内，样品与红外辐射相互作用，从而产生被称为红外吸收光谱的信号。
样品室内一般有几种用于控制气氛和温度的装置。
3. 探测器部分：FTIR使用一种称为气冷半导体探测器（MCT）的设备来探测红外信号。
MCT具有高灵敏度和高速响应性能，能够在极短的时间内对红外辐射信号进行检测，并转换为电信号。
4. 干涉仪部分：FTIR使用Michelson干涉仪作为信号分析器件。
干涉仪将被红外辐射光谱吸收后的光信号分成两个光束，然后再将它们重新汇合。
通过干涉程度的变化，干涉仪可以提供高分辨率的红外光谱信息。
5. 傅里叶变换计算部分：根据干涉仪接收到的光强度信号，FTIR可以
通过傅里叶变换计算得到红外光谱图。
整个计算过程由FTIR仪器自动完成，用户只需要通过电脑或其他数据处理设备来查看和解读光谱数据。
总之，FTIR的基本结构非常复杂，但也很实用。
它是一种非常常见的化学分析仪器，可广泛用于医学、环境科学、材料科学和生物学等领域的红外光谱分析。
ftir原理
ftir原理
红外光谱仪（FTIR）是一种常用的材料分析技术，其原理基
于红外光与物质之间的相互作用。
红外光谱仪通过测量样品对红外光的吸收、散射和透射现象来确定样品的分子组成和结构。
红外光谱仪工作的关键部件是干涉仪。
干涉仪由干涉仪源和干涉仪探测器组成。
干涉仪源产生宽频谱的红外光，这种光经过分光器被分成多个波长的光，然后进入样品室。
当红外光通过样品时，样品中的分子会根据其结构和组成对特定波长的红外光进行吸收。
这些吸收现象会引起红外光的强度发生变化。
未被样品吸收的红外光将进入干涉仪探测器。
干涉仪探测器会测量红外光的强度变化，并将其转换为电信号。
这样就得到了一幅被称为红外光谱的图像，其中横轴表示波数（即波长的倒数，单位为cm-1），纵轴表示吸收强度。
通过分析红外光谱图，可以确定样品中存在的化学官能团，识别有机化合物的结构，检测无机物质的污染等。
与传统的红外光谱仪相比，FTIR具有更高的分辨率和灵敏度。
这是由于FTIR利用干涉仪的特性，通过测量不同频率下的红
外光信号来获取样品的红外光谱。
这种测量方法可以获得更准确和清晰的谱线，从而提高了分析的准确性和精度。
总之，FTIR通过测量样品对红外光的吸收来分析样品的分子
组成和结构。
它是一种快速、准确、非破坏性的分析技术，在材料科学、化学、生物学等领域得到广泛应用。
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
透射原理
傅立叶红外光谱仪的采样原理
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理
折射光光强为零，全反射 光密到光疏，折射角 > 入射角
α增大 α > 临界角
临界角 sinα2=n2/n1
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理 ATR法主要特点: 1 选用最多的无损红外采样附件 几乎或完全不用样品制备，特别适用于测定不易溶 解 、熔化、难于粉碎的弹性或粘性样品，如涂料、 橡胶、合成革、聚氨基甲酸乙酯等表面及其涂层。 有利于表面薄膜、涂层样品的测定。 2 选用附件的注意事项 光谱范围，样品的形态（固态液态胶状），化学特性 （如酸碱性），样品的硬度 3 容易操作
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
ATR原理
ATR校正谱图
原始谱图
27
红外光谱仪的应用及采样的基本原则
• 傅立叶变换红外光谱仪目前比较集中的应 用领域有以下几个方面：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 在医药化工行业上的应用 在高分子材料研究上的应用 在石油化工行业上应用 在矿物学领域的应用 在材料生产领域上的应用 在生物医学研究方面的应用 在半导体材料领域上的应用 在刑侦鉴定上的应用 在气体分析方面的应用 在大气环境监测上的应用
17
傅立叶红外光谱仪的工作原理
扫描次数
分辨率 增益 动镜速度 光阑
信噪比
峰的分辨能力 检测器信号 信号强度 光通量
18
傅立叶红外光谱仪的采样原理
透射
Io=0o
反射
Io=Ro
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傅立叶红外光谱仪的采样原理
衰减全反射 (ATR)
D
D
S D D
漫反射 (DRIFTs)
镜反射
Io=Ro
s 0
I
样品单光束谱图 背景单光束谱图
x100%
I
-红外光透过样品光强 I 0 -红外光透过背景光强
s
吸光度：A=-LogT=Log=K*b*c K-吸光系数，b-光程，c-浓度
15
傅立叶红外光谱仪的工作原理
4 3 40 2 35
Volts
1 0
-1 -2 -3 230 0 220 0 210 0
2
红外光谱概述
可见
X射线
紫外
近红外 远红外 中红外 无线电波
微波
9
7
5
3
1
-1
-3
-5
10
10
10
10
10
10Βιβλιοθήκη 1010Wavenumbers
核转变
-5 -3
电子跃迁
-1
分子振动
1 3
转动
5
跃迁
7 9
10
10
10
10
10
10
10
10
Wavelength in microns
3
红外光谱概述
• 红外光区的划分 红外光谱波长范围约为 0.75 ~ 1000µ m，一般换算 为波数。根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光 区分为三个区： 近红外光区（0.75 ~ 2.5µ m ） 13158-4000 cm-1 分子化学健振动的倍频和组合频。 中红外光区（2.5 ~ 25µ m ） 4000 ~ 400 cm-1 化学健振动的基频 远红外光区（25 ~ 1000 µ m ） 400-10 cm-1 骨架振动，转动
摩擦更小的动态准直干涉仪 验证轮
外光路
HeNe 激光
光阑
DLA-TGS 检测器 中红外光源
CaF2 涂覆的 KBr 窗片
11
金刚石切削光镜
傅立叶红外光谱仪的结构
12
傅立叶红外光谱仪的工作原理
13
傅立叶红外光谱仪的工作原理
傅立叶变换方程I(X) = 2RTB(V) COS 2VX dV ; B(V) = I(X) COS 2VX dX - i I(X) SIN 2VX dX
30
20
傅立叶红外光谱仪的采样原理
透射原理
1 2 3 4 5 最基本的采样方式 适合于所有的样品：固态，液态，气态 用于样品的定性，定量分析 特点：灵敏度高 经济成本低
21
傅立叶红外光谱仪的采样原理
透射原理
由于玻璃，石英等常规透明材料不能透过红外线，因此红外 吸收池必须采用特殊的透红外材料制作如：NaCl，KBr和CsI 等作为窗口。固体粉体样品可以直接与 KBr混合压片，直接 进行测定。
Cl
H
N
N
6
红外光谱概述
Bending Twisting
+ C
C
C
C
C
伸缩振动
100 95 90 85 80 75 70 65
弯曲振动
%T
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 4000 3500 3000 2500 cm-1 2000 1500 1000
7
红外光谱概述
随着化学键的增加，光谱变得越来越复杂
官能团区
指纹区
3500 3000 2500 2000 1500 1000
Wavenumbers (cm-1)
8
傅立叶红外光谱仪的结构
•
1 2 3 4
傅立叶光谱仪的主要组成
光源 干涉仪及分束器 检测器 主控板
5
激光器
9
傅立叶红外光谱仪的结构
10
傅立叶红外光谱仪的结构－－iS10
IS10 的内部结构图
60 50
Ratio
40 30 20 400 0 350 0 300 0 250 0 200 0 150 0 100 0 500
Emissivity
30 25 20 15 10 5
Wavenumbers
Volts
1 0
bkg: FFT
光谱
350 0 300 0 250 0 200 0 150 0 100 0 500
-1 -2 -3 230 0 400 0
Wavenumbers
220 0 210 0 190 0 180 0 170 0
Data Points
16
傅立叶红外光谱仪的工作原理
• FT-IR的特点： • （1）扫描速度快 • 扫描时间内同时测定所有频率的信息 • （2）具有很高的分辨率 • （3）灵敏度高 • 不用狭缝和单色器,更高的能量通过 • （4）高精度优点
FT-IR基本理论和系统结构
Thermo Fisher 分子光谱部 彭世烨
红外光谱概述
• 傅里叶变换红外光谱仪 • Fourier Transform Infrared Spectrometer （简写为 FTIR Spectrometer ）
• 是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理 而开发的红外光谱仪
sam: FFT
25 20 15 10170 0 5 400 0 350 0 300 0 250 0 200 0 150 0 90 190 0 180 0
100 0
Transmittance
Data Points
Emissivity
30
80 500 70
Wavenumbers
干涉图
4 3 2
能量图
40 35
4
红外光谱概述
振动频率与光的频率匹配
红外光
100 95 90 85 80 75 70 65
分子
吸收能量
%T
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 4000 3500 3000 2500 cm-1 2000 1500 1000
谱图
5
红外光谱概述
• 偶极矩发生变化，有红外吸收 • 偶极距为零 没有红外吸收
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红外光谱仪的应用及采样的基本原则
在法庭科学领域，红外光谱法更成为比对分析的主要方 法之一，广泛应用于刑事案件、交通肇事案件等有关物 证分析，为侦查工作和法庭审判提供证据。 1 物证样品的定性判别
样品谱图与标准谱库之间的比对
2 物证样品之间的同一性判别
两张以上的谱图之间的比对
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红外光谱仪的应用及采样的基本原则
I(X): 光程差的强度函数；V: 波数； B(V): 频率的强度函数; X: 光程 差; R: 分束 片反 射 率 T: 分束片 透射率
傅立叶红外光谱仪的工作原理
14
傅立叶红外光谱仪的工作原理
坐标轴： X-轴：通常用波数（cm-1)表示，也可以用波长表示。
Y-轴：采用透射法测定样品时，使用%透射率或者吸光度。 采集背景时为单光束光谱：由干涉图经傅立叶变换得到。表示红外能 量对频率的强度。背景光谱包含仪器和光谱内部环境或制样附件的信 息。 %透射率：T= I x100%=